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硝酸羟胺

化合物

硝酸羟铵（HAN）是一种无机化合物，化学式为[NH
3OH]+
[NO
3]−
 。它是羟胺和硝酸衍生的盐。纯净状态下，它是一种无色吸湿性固体。它有可能被用作火箭推进剂，无论是作为单组元推进剂还是双组元推进剂的溶液。[1]基于羟铵硝酸盐 (HAN) 的推进剂是未来基于环保推进剂的任务的可行且有效的解决方案，因为与u、有毒的肼相比，它可提供高于50% 的性能。

硝酸羟胺
别名 hydroxylamine nitrate
识别
CAS号 13465-08-2  checkY
PubChem 26045
ChemSpider 24259
SMILES
 
  • [NH3+]O.[N+](=O)([O-])[O-]
InChI
 
  • 1/NO3.H4NO/c2-1(3)4;1-2/h;2H,1H3/q-1;+1
InChIKey CRJZNQFRBUFHTE-UHFFFAOYAP
EINECS 236-691-2
性质
化学式 [NH
3OH]+
[NO
3]−
摩尔质量 96.04 g/mol g·mol⁻¹
密度 1.84 g/cm3
熔点 48 °C
溶解性（水） Soluble
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中爆炸性物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中有毒物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中有害物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中对人体有害物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中对环境有害物质的标签图案
GHS提示词 Danger
H-术语 H201, H302, H311, H315, H317, H319, H351, H373, H400
P-术语 P201, P202, P210, P230, P240, P250, P260, P261, P264, P270, P272, P273, P280, P281
相关物质
其他阴离子 Hydroxylammonium sulfate
Hydroxylammonium chloride
其他阳离子 Ammonium nitrate
相关化学品 Hydroxylamine
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

特性

该化合物是羟基铵和硝酸根离子分离的盐。[2]羟铵硝酸盐不稳定，因为它同时含有还原剂（羟铵阳离子）和氧化剂（硝酸盐），[3]情况类似于硝酸铵。它通常以水溶液的形式存储。该溶液具有腐蚀性和毒性，并可能致癌。固体的硝酸羟铵不稳定，尤其是在存在微量三价铁的情况下。

实验中的应用

  1. 一氧化氮的催化还原
  2. 双重分解
  3. 电解
  4. 硝酸加氢
  5. 通过树脂进行离子交换
  6. 中和

应用

硝酸羟铵可作为火箭推进剂的组成部分，以固体和液体形式应用。硝酸羟铵和另一种高能离子化合物二硝酰胺铵（ADN）被研究作为单组元火箭中有毒肼的低毒替代品，只需要催化剂就能引起分解。[4]硝酸羟铵和二硝酰胺铵可在水溶液中作为单推进剂发挥作用，也可在与甲醇等燃料液体溶解时发挥作用。

雷神公司正在开发的“网络中心机载防御要素助推段拦截器”使用硝酸羟铵作为推进剂。[5]作为固体推进剂/氧化剂，它通常与缩水甘油叠氮化物聚合物 （GAP）、羟基封端聚丁二烯（HTPB） 或羧基封端聚丁二烯 (CTPB) 结合，需要预热至200-300°C分解。[來源請求][需要引用]当用作单组元推进剂时，催化剂是一种贵金属，类似于使用银、钯或铱的其他单组元推进剂。[來源請求]

硝酸羟铵还推动了可用电控制并开启和关闭的固体推进剂的开发。[6]这些推进剂由DSSP为特殊效果[7]和微型推进器而开发，是首批在太空中使用基于硝酸羟铵的推进剂；并搭载于2014年发射的海军研究实验室“SpinSat”上。[8][9]

它被用于绿色推进剂灌注任务的高推力发动机的燃料/氧化剂混合物“AF-M315E”[1]中，[10][11] [12]并最初预计于2015 年发射，最终于2019年6月25日发射并部署。[13][1]硝酸羟铵水溶液可以添加到甲醇、甘氨酸、三乙醇铵硝酸盐和胺等燃料成分，形成用于空间推进系统的高性能单推进剂。[14]

2018年1月，中国航天科技集团公司(CASC) 在一颗微型卫星上进行了基于硝酸羟铵的推力器演示验证。[15]

日本技术演示卫星创新卫星技术演示-1于2019年1月发射，搭载使用硝酸羟铵的演示推进器，并在轨道上成功运行。 [16][17][18]

硝酸羟铵还会有时在核再处理中用作钚离子的还原剂。

参见

  • Donald G. Harlow 等人（1998 年）。 “羟胺硝酸盐技术报告”。美国能源部。 DOE/EH-0555
  • Gösta Bengtsson 等人 (2002) “铁 (III) 氧化羟胺的动力学和机理”。 J. Chem.社会。 ，道尔顿翻译公司，2002 年，2548–2552。原文链接  :

参考

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Spores, Ronald A.; Masse, Robert; Kimbrel, Scott; McLean, Chris. GPIM AF-M315E Propulsion System (PDF). 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. 15–17 July 2013. （原始内容存档 (PDF)于2014-02-28）. 
  2. ^ Rheingold, A. L.; Cronin, J. T.; Brill, T. B.; Ross, F. K. Structure of hydroxylammonium nitrate (HAN) and the deuterium homolog. Acta Crystallographica Section C. March 1987, 43 (3): 402–404. doi:10.1107/S0108270187095593. 
  3. ^ Pembridge, John R.; Stedman, Geoffrey. Kinetics, mechanism, and stoicheiometry of the oxidation of hydroxylamine by nitric acid. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1979, (11): 1657-1663 [2024-06-22]. ISSN 0300-9246. doi:10.1039/dt9790001657. （原始内容存档于2024-04-18）. 
  4. ^ Dominic Freudenmann; Helmut K. Ciezki. ADN and HAN-Based Monopropellants – A Minireview on Compatibility and Chemical Stability in Aqueous Media. Propellants, Explosives, Pyrotechnics (Wiley Online Library). 29 July 2019, 44 (9): 1084–1089. doi:10.1002/prep.201900127  . 
  5. ^ Boost phase interceptor. Press Releases. Raytheon. （原始内容存档于May 18, 2007）. 
  6. ^ Sawka, Wayne N.; McPherson, Michael, Electrical Solid Propellants: A Safe, Micro to Macro Propulsion Technology, 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Joint Propulsion Conferences, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2013-07-12, ISBN 978-1-62410-222-6, doi:10.2514/6.2013-4168 
  7. ^ LDI 2014 Award Winners Announced. Live Design Online. 2014-11-23 [2019-06-19]. （原始内容存档于2024-06-22）. 
  8. ^ Nicholas, Andrew; Finne, Ted; Gaylsh, Ivan; Mai, Anthony; Yen, Jim. SpinSat Mission Overview (PDF). September 2013. （原始内容存档 (PDF)于June 19, 2019）. 
  9. ^ SpinSat - Satellite Missions - eoPortal Directory. directory.eoportal.org. [2019-06-19]. （原始内容存档于2022-07-02）. 
  10. ^ About Green Propellant Infusion Mission (GPIM). NASA. 2014. （原始内容存档于2013-04-24）. 
  11. ^ Green Propellant Infusion Mission (GPIM). Ball Aerospace. 2014. （原始内容存档于2013-04-24）. 
  12. ^ Casey, Tina. NASA Sets Its Sights On $45 Million Green Fuel Mission. Clean Technica. 19 July 2013 [2024-06-22]. （原始内容存档于2014-03-02）. 
  13. ^ Sempsrott, Danielle. NASA's Green Propellant Infusion Mission Deploys. NASA. 25 June 2019 [6 June 2020]. （原始内容存档于2024-06-22）. 
  14. ^ Wucherer, E.; Christofferson, Stacy; Reed, Brian. Assessment of high performance HAN-monopropellants. 36th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. 2000. doi:10.2514/6.2000-3872. 
  15. ^ 航天科技六院801所HAN 基无毒推进发动机研制攻关记 [HAN-based non-toxic propulsion engine research and development of 801 Institute of the Sixth Academy of Space Science and Technology]. China Aerospace Science and Technology Corporation. 24 May 2019 [14 May 2020]. （原始内容存档于2020-08-06） （中文（中国大陆））. 
  16. ^ 革新的衛星技術実証1号機 PRESS KIT [Innovative Satellite Technology Demonstration Flight No. 1 PRESS KIT] (PDF). JAXA. [15 March 2019]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-17）. 
  17. ^ Hori, Keiichi; Katsumi, Toshiyuki; Sawai, Shujiro; Azuma, Nobuyuki; Hatai, Keigo; Nakatsuka, Junichi. HAN‐Based Green Propellant, SHP163 – Its R&D and Test in Space. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2019, 44 (9): 1080–1083 [2024-06-22]. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/prep.201900237. （原始内容存档于2024-04-26）. 
  18. ^ 小型実証衛星1号機 RAPIS-1 グリーンプロペラント推進系（GPRCS）世界初の軌道上 HAN系推進薬 実証！ [Small Demonstration Satellite-1 RAPIS-1 Green Propellant Reaction Control System (GPRCS), the world's first on-orbit HAN propulsion system demonstration!]. JAXA. 15 March 2019 [15 March 2019]. （原始内容存档于2023-10-05） （日语）. 
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